JP2010005633A - 鋳片の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定的に鋳片の組織を微細組織にして鋳片の割れが進展することを防止する。
【解決手段】連続鋳造機１で鋳片２を鋳造した後に当該鋳片２を切断して、当該切断した鋳片２を、加熱炉３に装入する前に冷却する冷却方法において、加熱炉３への装入前の鋳片２の表面温度を冷却する冷却速度を４℃／ｍｉｎ以上で且つ６℃／ｍｉｎ以下とする。また、鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲とする。さらに、鋳片２の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、連続鋳造機で鋳造した鋳片を切断して、切断した鋳片を加熱炉に装入する前に冷却する鋳片の冷却方法に関する。

一般的に、連続鋳造機で鋳造した後の鋳片は凝固時の組織が非常に粗いため、かかる状態で分塊圧延すると、圧延中にかかる応力等により、鋳片の結晶の粒界を起点にして割れの発生又は割れの進展を引き起こすことが知られている。また、連続鋳造中などに割れが発生することが知られている。例えば、鋳造中に鋳片の表面に形成されるオシレーションマークが要因となり、オシレーションマークの谷部から鋳片内部に向かって割れが発生することがある。また、連続鋳造における鋳片の過冷却や冷却不均一が要因となり、これらにより熱応力の変化して、鋳片のコーナ部に割れが発生することがある。また、連続鋳造中の鋳片の矯正が要因となり、例えば、垂直連続鋳造機での曲げ戻しによって鋳片表面に大きな引っ張り応力が発生し割れが発生する。

このように、連続鋳造後の鋳片の表面等には様々な要因で小さな割れが発生し、その割れが大きな割れと進展することもあるので、下工程である分塊圧延中に溶削（ホットスカーフ）を行うことで、鋳片の表面等の割れを予め除去している。
しかしながら、鋳片の割れが進展し割れが深くなった場合（大きな割れとなった場合）、前述のホットスカーフ処理だけでは対応できないことがある。このような場合、鋳片において疵が残存することになることから、ホットスカーフとは異なる他の工程で疵取りを行う作業が発生したり、製造品の品質の低下に繋がる問題となる。

そこで、連続鋳造後において、鋳片の割れが大きなものに進展し難くする方法が様々考えられている（例えば、特許文献１）。この方法では、連続鋳造後の鋳片を分塊圧延前に加熱する加熱炉に装入する前に当該鋳片を所定の温度まで冷却している（この冷却のことを３次冷却ということがある）。
この３次冷却では、鋳片を冷却することで鋳片のオーステナイト組織を例えばベイナイト組織に変態させて微細化させ、連続鋳造後の工程において鋳片に応力等がかかっても鋳片の組織の粒界に沿って鋳片の割れが進展しないようにするものである。

特許文献１に示すような鋼片の水冷方法では、連続鋳造後の鋼片（鋳片）に直接スプレー又はミストスプレーを噴霧することで鋳片を冷却している。特許文献２に示すような冷却方法では、連続鋳造後の鋳片を冷却室にて冷却している。
特開２０００−４２７００号公報 特開２００４−２４３３９０号公報

特許文献１〜２に示すような冷却方法では、鋳片を水冷により冷却しているため冷却速度が速く、鋳片の表面全体を均一に冷却することが非常に困難である。また、この冷却方法では、水冷していることから鋳片においては冷却が速い部分と冷却が遅い部分とがあり、このような冷却速度の違いによって鋳片の組織のバラツキが発生することがある。
したがって、特許文献１〜２に示すような冷却方法であっても、安定的に鋳片の組織全体を微細組織に変態させることは非常に難しいのが実情である。
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、安定的に鋳片を微細組織にして鋳片の割れが進展することを防止する連続鋳造機の冷却設備と冷却方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
連続鋳造機で鋳造した後に切断した鋳片を、加熱炉に装入する前に冷却する冷却方法において、前記鋳片の表面を冷却する冷却速度を４〜６℃／ｍｉｎとし、前記加熱炉への装入前の鋳片の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲とすると共に、鋳片の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下にする点にある。
発明者は、安定的に鋳片を微細組織にして鋳片の割れが進展することを防止する方法について、様々な観点から検証した。その結果、鋳片を微細なフェライト−パーライト組織に変態することができ、鋳片の表面の割れが進展し難いことを実験等により見出した。

本発明によれば、鋳片の割れが進展することを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図を基に説明する。
図１は、鋳片を製造する製造ラインにおいて、連続鋳造機から冷却設備を経て加熱炉までの全体図を示している。
図１に示すように、連続鋳造機１は、例えば、鋳片（例えば、ブルーム）２を鋳造する連続鋳造機であって、鋳造後の鋳片２を加熱する加熱炉３の上流側に設置されている。加熱炉３は、図示しない分塊圧延ラインの上流側に配置されていて鋳片２を圧延に適した温度まで上昇させるものである。連続鋳造機１と加熱炉３とは近接していて連続したライン上に設置された状態となっている。加熱炉３と連続鋳造機１との間には、鋳造した鋳片２を冷却する冷却設備４が設置されている。

連続鋳造機１は、取鍋９から供給された溶鋼を一時的に貯留するタンディッシュ１０と、このタンディッシュ１０からの溶鋼が供給される鋳型１１と、この鋳型１１により成型された鋳片２を引き出すと共に、鋳片２をサポートする複数のサポートロール１２とを有している。この実施の形態の連続鋳造機１では、２ストランドのブルームを鋳造するものである。
タンディッシュ１０は、全体として有底箱形となっており、タンディッシュ１０の底部に２つの浸漬ノズル１３が設けられている。浸漬ノズル１３は、スライドバルブにより開閉可能となっており、浸漬ノズル１３の開閉によりタンディッシュ１０による鋳型１１への溶鋼の注入が停止又は再開できるようになっている。

連続鋳造機１の下流側には、鋳造した鋳片２を所定の長さに切断する切断装置１４（ガスカッター）が設けられており、この切断装置１４の下流側に前記冷却設備４が設けられている。
図１、２に示すように、冷却設備４は、切断装置１４で切断された鋳片２を下流側に搬送する搬送装置１５と、この搬送装置１５の横側で近接配置され且つ搬送された鋳片２を空冷等により冷却する冷却装置１６とに大別される。
図２に示すように、搬送装置１５は、切断した鋳片２を搬送する複数の搬送ロール１７と、搬送ロール１７で所定の位置まで搬送された鋳片２を冷却装置１６に引き渡す引き渡し機構１８とを有している。

引き渡し機構１８は、例えば、搬送ロール１７で搬送された鋳片２を持ち上げて、持ち上げた鋳片２を冷却装置１６へ向けてスライドさせる複数のスライド部材１８ａを有している。この実施の形態のスライド部材１８ａは搬送ロール１７で搬送している鋳片２の搬送方向を９０°変更し、鋳片２を冷却装置１６へ向けてスライドさせるものである。
図２、３に示すように、冷却装置１６は、冷却床２０と、冷却ファン２１とを有している。
冷却床２０は、鋳片２のスライド方向に延び且つ移動不能に固定された複数の固定バー２２と、スライド方向に延び且つ搬送方向に移動可能な複数の可動バー２３とを有している。各固定バー２２には、鋳片２の下面を載置する載置部２５が長手方向に複数設けられている。固定バー２２に対する載置部２５の配列ピッチ（長手方向の配列間隔）は、一定値であって、固定バー２２に設けられた載置部２５を平面視すると、各載置部２５は長手方向と直交する方向に直線状に並んだ状態となっている。

図２〜４に示すように、直線状となっている各載置部２５（鋳片の配置ライン）に鋳片２を載置すると、搬送方向に隣り合う鋳片２の配列ピッチ（以降、鋳片ピッチということがある）Ｌ１を可変にすることができる。
可動バー２３は、固定バー２２の間に配置され且つスライド方向（搬送方向）に往復移動するものであって、スライド部材１８ａにより冷却床２０の近傍まで搬送された鋳片２を持ち上げて、下流側に搬送して固定バー２２の載置部２５に据え置くように構成されている。

冷却ファン２１は、冷却床２０に据え置かれた鋳片２に対して冷却風（例えば、室温の風）を送風するもので、冷却床２０の下側に配置されている。具体的には、固定バー２２の下側であって、この固定バー２２の最下流側端部の近傍に複数の冷却ファン２１が並列されている。複数の冷却ファン２１によって、冷却床２０に載置された鋳片２の全体に対して冷却風が当たるようになっている。
図４に示すように、各冷却ファン２１は、当該冷却ファン２１の中心から冷却床２０に据え置かれた鋳片２の下面の中央部を結ぶ角度（以降、吹きつけ角ということがある）θ１，θ２が調整可能となっている。冷却ファン２１の風速も調整可能となっている。

以上の冷却設備４では、冷却床２０に切断した鋳片２を載置した後、可動バー２３を往復移動させることで、鋳片２を順に載置部２５の配列ピッチで下流側に移動しながら、冷却ファン２１により鋳片２を冷却する。冷却床２０の最下流に位置し冷却床２０上での冷却が終了した鋳片２は、当該冷却床２０から搬送装置１５に略平行な第２搬送装置１９に載せられて、加熱炉３に直ちに装入される。
以下、本発明の鋳片の冷却方法を詳しく説明する。
切断装置１４で切断された鋳片２を、冷却設備４で冷却するにあたっては、鋳片の表面（鋳片表面）を冷却する冷却速度を４℃〜６℃／ｍｉｎとしている。 具体的には、図３に示すように、鋳片２の表面において、冷却床２０に接する面を底面３０、この底面３０に対向する面を上面３１、冷却ファン２１に近い面を第１狭面（狭面Ａ）３２、この第１狭面３２と対向する面であって冷却ファン２１から遠い面を第２狭面（狭面Ｂ）３３としたとき、底面３０、上面３１、第１狭面３２、第２狭面３３の中央部分（各面の中心）での冷却速度が４〜６℃／ｍｉｎとなるように、鋳片２を冷却床２０に載置すると共に、冷却ファン２１によって冷却を行っている。

鋳片２の表面の冷却速度が非常に速い場合は、鋳片２の組織はベイナイト組織へと変態する。鋳片２を冷却する際に、鋳片２の組織をベイナイト組織へと変態させてしまうと、変態する際に鋳片２が膨張して鋳片２の曲がりなどが発生して操業上や品質の問題が発生してしまう。また、鋳片２の表面の冷却速度を速くした場合は、各表面の温度制御を均一に行うには非常に難しく過冷却を引き起こしてしまう場合がある。
そこで、本発明の鋳片の冷却方法においては、上述した問題に鑑み、鋳片２の表面の冷却速度が適切な４〜６℃／ｍｉｎとしている。

また、冷却設備４で冷却するにあたっては、図５（ａ）に示すように、加熱炉３の装入直前の鋳片２の表面温度の分布を４５０〜６７０℃の範囲としている。即ち、底面３０、上面３１、第１狭面３２、第２狭面３３の各表面において、それぞれの表面の中央部分（面央）からコーナ部にかけての温度分布が４５０℃以上６７０℃以下となるように、鋳片２を冷却床２０に載置すると共に、冷却ファン２１によって冷却を行っている。
ここで、鋳造後の鋳片２の表面にはスケールが付着しているため、２面が交差する真コーナ部（エッジ部分）４１ａでの表面温度を測定することは実質的に難しい。そこで、この実施形態では、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、真コーナ部４１ａから内側へ１００ｍｍ入った部分の表面温度を測定することとしている。そして、真コーナ部４１ａから１００ｍｍ入る部分から表面の中心部分４０までの表面温度が４５０〜６７０℃の範囲に入るように制御している。

言い換えれば、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、底面３０、上面３１、第１狭面３２、第２狭面３３のいずれの表面であっても、各表面において、真コーナ部４１ａから１００ｍｍ入ったエリアＱの温度分布が４５０〜６７０℃の範囲となるようにしている。なお、以降、真コーナ部４１ａから１００ｍｍ内側に入る部分をコーナ部と言う。
このように、鋳片２を加熱炉３に装入する前の鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲内とすることによって、鋳片２の表面温度をＡｃ１変態温度以下にすることができる。図６のポイントＥに示すように鋳片２の表面温度をＡｃ１変態温度以下にすると、鋳片２の組織を粒の大きいオーステナイト組織（γ組織）から粒の小さなフェライト−パーライト組織（α＋Ｐ組織）へと変態する。鋳片２の組織をフェライト−パーライト組織にした状態で、当該鋳片２を加熱炉３に装入すると加熱後の組織を粒の非常に小さな新たな組織とすることができる（ポイントＦ）。

さて、鋳片２の表面温度を６７０℃よりも高くした場合、鋳片２の組織の変態変化が十分に行われない、即ち、加熱後の組織を粒の非常に小さな新たな組織とすることが確実に行えない場合があり、分塊圧延工程にて粒界割れの進展が発生する可能性がある。
また、鋳片２の表面温度を４５０℃未満とした場合、鋳片２を加熱炉３に装入すると、装入時の鋳片２の表面温度が低過ぎるために、急な熱膨張が生じて割れが発生する可能性がある。
ゆえに、本発明の鋳片の冷却方法では、上述したように、鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲としている。

なお、鋳片２を冷却しても、鋳片２を加熱炉３に装入する前の鋳片２温度がＡｃ３変態温度以上となった場合（ポイントＡ）、冷却後の鋳片２の組織は粒の大きいオーステナイト組織となる。この状態で鋳片２を加熱炉３に装入して当該鋳片２を加熱すると加熱後の組織は、フェライト−パーライト組織とならず粒の大きいオーステナイト組織のままであることを確認している（ポイントＢ）。また、鋳片２を冷却しても、鋳片２を加熱炉３に装入する前の鋳片２温度がＡｃ３変態温度とＡｃ１変態温度との間である（ポイントＣ）場合、冷却後の鋳片２はその粒界の付近にオーステナイト組織の一部が変態したフェライト組織ができる。この状態で鋳片２を加熱炉３に装入して当該鋳片２を加熱しても加熱後の組織は、Ａｃ３変態温度以上である場合と同様に粒の大きいオーステナイト組織ままであることを確認している（ポイントＤ）。

本発明の鋳片の冷却方法では、さらに、冷却設備４で冷却するにあたっては、鋳片２の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下にしている。具体的には、図７に示すように、鋳片２の幅方向における断面での温度分布において、高温と低温との温度差、即ち、温度のバラツキが１００℃以下となるように、鋳片２を冷却床２０に載置すると共に、冷却ファン２１によって冷却を行っている。なお、断面における鋳片２の温度分布を考慮する際にも、真コーナ部４１ａ（表面）から１００ｍｍ側に入ったときのエリア内での温度分布を考えることとし、このエリアＪ内の温度差が１００℃以内となるようにしている。

鋳片２における同一断面での温度差が１００℃よりも大きい場合は、鋳片２を加熱炉に装入した際に熱膨張によって温度が低い部分（コーナ部４１）と温度が高い部分（面央部４０）との間で大きな熱歪みが生じ、その結果、コーナ部４１において表面割れが発生する。
以上、本発明の鋳片の冷却方法においては、鋳片２の表面を冷却する冷却速度を４〜６℃／ｍｉｎとし、鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲とし、鋳片２の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下となるように、冷却設備４における制御を行っている。

具体的には、鋳片２を冷却する際、鋳片２を２００〜１２００ｍｍピッチで配置し、鋳片２に対して吹きつけ角θ１、θ２：０〜５０°，風速Ｖ１〜Ｖ２：２〜２０ｍ／ｓｅｃで冷却風を送風し、鋳片２を長時間留めることなく搬送することによって、冷却速度を４〜６℃／ｍｉｎとし、鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲とし、鋳片２の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下にしている。
表１〜表３は、鋳片２ピッチＬ１，Ｌ２、吹きつけ角（鋳片２冷却角度）θ１、θ２、風速Ｖ１〜Ｖ２を適宜変化させて、鋳片２を冷却した実験結果（鋳片２冷却テスト結果）である。

[実験条件]
連続鋳造機１で３００×４３０ｍｍとなるブルーム（鋳片２）を鋳造し、当該鋳片２をＡｃ３変態温度以上（８００〜９５０℃）で切断して搬送及び冷却を行った。鋳片２ピッチＬ１〜Ｌ３を０〜１５００ｍｍの間で変化させ、吹きつけ角θ１、θ２を−１０〜６０°の間で変化させた。固定バー２２と可動バー２３との距離Ｐ、即ち、冷却床２０のピッチＰを、１０００〜２５００ｍｍとした。
各実験において、鋳片２を切断してから切断した鋳片２を冷却床２０まで搬送する時間は１〜２分であり、鋳片２の冷却を終了してからは、直ぐに（１〜２分以内）加熱炉に鋳片２を入れることとした。また、鋳片２を冷却した時間（切断後から加熱炉投入までの時間）は、３０分〜６０分としている。鋳片２の表面温度は、加熱炉３の装入直前に、最高温度及び最低温度を測定できるサーモトレーサ（ＮＥＣ三栄(株)製ＴＨ９１００ＭＬＮ）によって測定した。

表１〜表３に示す最低温度の欄は、鋳片２冷却後の各表面において最も温度が低かった面とその温度（最低温度）示しており、最高温度の欄には、鋳片２冷却後の各表面において最も温度が高かった面とその温度（最高温度）を示した。
表１〜３において、表面欠陥[なし：○][あり：×]は、磁粉探傷試験ＪＩＳ-Ｇ-０５６５（鉄鋼材料の磁粉探傷試験方法及び磁粉検査）に基づいて試験を行い、表面の中心部付近の割れの評価を示したものである。磁粉探傷試験は、冷却後の鋳片２を分塊圧延（加熱→圧延→ホットスカーフ→圧延）及び平滑化処理（表面スケール除去）して後に試験を行った。

なお、磁粉探傷試験は、ＪＩＳ規格Ｇ−０５６５に規定された極間法及び電流貫通法を用いて行った。探傷に必要な磁界の強さは同規格の「試験方法：連続法，試験体：鋳鍛造品及び機械部品」の規定に基づき２４００〜３６００（Ａ／ｍ）とした。かかる磁界を印加した後、磁粉の分布（模様）を目視し、目視で確認される全ての割れや疵をチェックした。
表１、表２において、コーナ部欠陥[なし：○][あり：×]は、表面欠陥と同様に、磁粉探傷試験ＪＩＳ-Ｇ-０５６５（鉄鋼材料の磁粉探傷試験方法及び磁粉検査）に基づいて試験を行い、コーナ部における表面割れを上述した表面欠陥と同様に評価したものである。

[風速の影響について]
表１に示すように、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を０ｍ／ｓｅｃにした場合、即ち、冷却ファン２１で鋳片２に対して送風を行わなかった場合は、鋳片２ピッチＬ１,Ｌ２をいかなる状態にしても、鋳片２の表面温度（表１に示す最低温度から最高温度の範囲）を４５０〜６７０℃の範囲内にすることができなかった。その結果、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。
即ち、冷却ファン２１で鋳片２を冷却しなかった場合（風速Ｖ１〜Ｖ２＝０ｍ／ｓｅｃ）、鋳片２の底面３０側や狭面側は鋳片２の上面３１と比較して熱が滞留し易いだけでなく、全体的に鋳片２の表面温度を、Ａｃ１変態温度の領域以下まで降下させることができなかった。

そこで、鋳片２の表面温度をＡｃ１変態温度の領域以下にするために、冷却ファン２１によって鋳片２を冷却することが有効であると考えられる。
しかしながら、表３に示すように、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２０ｍ／ｓｅｃよりも大きくしてしまうと、鋳片２の表面温度がＡｃ１変態温度以下にすることができるものの、鋳片２の表面を過冷却（特に、冷却ファン２１に近い狭面Ａを過冷却）してしまい、その結果、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。

つまり、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２が２０ｍ／ｓｅｃを超えて強過ぎてしまうと、鋳片２の各表面のうち、表面温度をＡｃ１変態温度以下にできたとしても、温度が下がり過ぎてしまう部分（強冷却部分）が発生する。このような状態で、加熱炉３に当該鋳片２を装入すると、加熱炉３内で鋳片２の温度が急激に上昇するため、鋳片２が急激に膨張して歪みによって大きな割れが発生し易くなる。
以上のように、本発明の冷却方法では、鋳片２を冷却する際は、過冷却ならにように風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃの範囲として、鋳片２の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲内にすることが必要である。

[鋳片ピッチの影響について]
本発明の鋳片の冷却方法の条件にするためには、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃに制御するだけでなく、鋳片２ピッチＬ１を制御する必要があることを確認した。
表１、表２に示すように、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃであっても、鋳片２ピッチ（隣り合う鋳片２の側面間の距離）Ｌ１が２００ｍｍ未満の場合は、隣り合う鋳片２同士が互いの輻射熱の影響を大きく受けるため、この輻射熱によって鋳片２の表面温度の最高温度が高くなるという傾向がある。

即ち、鋳片２ピッチＬ１が２００ｍｍ未満の場合は、輻射熱の影響を大であるため、鋳片２の表面温度を上限値である６７０℃以下にすることができないことがあり、特に、冷却ファン２１と遠い側の第２狭面３３（狭面Ｂ）の温度が６７０℃以上になり易い傾向が見受けられた。その結果、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。
一方で、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃとして、鋳片２ピッチＬ１を１２００ｍｍよりも大きくした場合は、隣り合う鋳片２の輻射熱の影響が少なくすることができるものの、輻射熱の影響が小さ過ぎて、鋳片２の表面温度の最低温度が低くなるという傾向がある。

即ち、鋳片２ピッチＬ１を１２００ｍｍよりも大きくした場合は、輻射熱の影響が小であるため、鋳片２の表面温度を下限値である４５０℃以上にすることができないことがあり、特に、冷却ファン２１と遠い側の第１狭面３２（狭面Ａ）の温度が４５０℃未満になり易い傾向が見受けられた。
これに加え、鋳片２ピッチＬ１を１２００ｍｍよりも大きくした場合は、輻射熱の影響が小であるために冷却速度が速くなる（冷却速度の最大値が大きく８．０℃／ｍｉｎとなる）傾向があり、冷却速度を４〜６℃／ｍｉｎの範囲にすることができなかった。

したがって、鋳片２ピッチＬ１が２００〜１２００ｍｍを外れる場合は、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２が２〜２０ｍ／ｓｅｃであったとしても、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。
このように、本発明の鋳片の冷却方法では、鋳片２を冷却する際は、鋳片２ピッチＬ１を２００〜１２００ｍｍとして、輻射熱の良い影響を与えるようにし、鋳片２同士の輻射熱によって鋳片２の表面温度の制御を行う役割を担っている。
[吹きつけ角について]
本発明の鋳片の冷却方法の条件にするためには、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃに制御し且つ鋳片２ピッチＬ１を２００〜１２００ｍｍに制御するだけでなく、吹きつけ角θ１、θ２も制御する必要があることを確認した。

表１、表２に示すように、冷却ファン２１の吹きつけ角（鋳片冷却角度）θ１、θ２を５０°よりも大きくした場合、搬送方向に並べられた鋳片２を広範囲に亘って冷却できないと共に、鋳片２の底面３０側から鋳片２の上面３１側に抜ける冷却風が多く、冷却風が通りやすい鋳片２の第１狭面３２が過冷却される傾向がある。その結果、鋳片２の第１狭面３２の表面温度が４５０℃未満となったり、冷却速度が上限値である６℃／ｍｉｎよりも高くなり、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。

冷却ファン２１の吹きつけ角θ１、θ２を０°より小さくした場合、即ち、図４に示すように、冷却ファン２１の中心部の向きを水平線Ｎよりも下側に向けた場合、冷却ファン２１から送風した冷却風が下側に流れやすくなって鋳片２に冷却風が当たりにくくなるので、冷却床２０に載置した鋳片２を幅広く冷却することができない。
その結果、鋳片２の表面温度の最高温度が高くなるという傾向があり、鋳片２の表面温度を上限値である６７０℃以下にすることができず、表面欠陥やコーナ部欠陥が確認された（表面欠陥「×」、コーナ部欠陥「×」）。

このように、本発明の鋳片の冷却方法では、鋳片２を冷却する際は、吹きつけ角θ１、θ２を０°〜５０°にすることで、鋳片２の冷却する範囲のバランスを図っている。
以上、本発明の鋳片の冷却方法によれば、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃに制御し、鋳片２ピッチＬ１を２００〜１２００ｍｍに制御し、吹きつけ角θ１、θ２を０°〜５０°に制御することによって、表面欠陥やコーナ部欠陥を無くすことができる（表面欠陥「○」、コーナ部欠陥「○」）。
［鋳片の搬送について］
本発明の鋳片の冷却方法の条件にするためには、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃに制御し、鋳片２ピッチＬ１を２００〜１２００ｍｍに制御し、吹きつけ角θ１、θ２を０°〜５０°に制御するのに加え、載置した鋳片２を長時間留めておくことなく搬送する必要がある。

表４は、冷却床２０で鋳片２を冷却するにあたって鋳片２を長時間留めておくことなく搬送した場合と、鋳片２を意図的に長時間留めて搬送した場合の実験結果をまとめたものである。
表４の最高温度の欄には、鋳片２を３次冷却後の各表面において、中央部分の温度が最も温度が高かった面とその温度（最高温度）と冷却速度を示した。表４の面部最低温度の欄には、鋳片２冷却後の各表面において、中央部分の温度が最も低かった面とその温度（最低温度）と冷却速度を示した。表４のコーナ部温度の欄には、鋳片２冷却後の各表面において、後述するように、集中的に冷却したコーナ部での温度と冷却速度を示した。

なお、表４での最高温度、面部最低温度、コーナ部温度は、同一断面での温度分布から各所の温度を求めて記載したものである。
実験番号１８１〜実験番号１８６は、図８（ａ）に示すように、本発明の条件下（冷却速度：４〜６℃／ｍｉｎ、表面温度：４５０〜６７０℃）で、鋳片２のコーナ部を集中的に冷却した結果をまとめたものである。
また、表４の実験番号１８７〜実験番号１９２は、図８（ｂ）に示すように、本発明の条件下で、鋳片２の第１狭面３２を集中的に冷却した結果をまとめたものである。表４の最高温度の欄には、鋳片２冷却後の各表面において最も温度が高かった面とその温度（最高温度）を示した。表４の最高温度の欄には、鋳片２冷却後の各表面において最も温度が高かった面とその温度（最高温度）を示した。

実験番号１８１〜実験番号１８４に示すように、コーナ部を集中的に冷却した場合であっても、鋳片２の搬送ピッチ（鋳片を送り出す間隔）を１５分以下と通常通りピッチにすると、同一断面での鋳片２の表面温度差、即ち、面部最低温度欄の温度と最高温度欄の温度との差、及び、コーナ部温度欄の温度と最高温度欄の温度との差を１００℃以内にすることができ、表面欠陥やコーナ部欠陥は見受けられなかった（表面欠陥「○」、コーナ部欠陥「○」）。
実験番号１８５及び実験番号１８６に示すように、コーナ部を集中的に冷却した場合であって、鋳片２の搬送ピッチを１５分よりも長くして、図８（ａ）の状態で長時間留めると、コーナ部が強冷却され、コーナ部温度欄の温度と最高温度欄の温度との差が１００℃よりも大きくなり、コーナ部の欠陥が確認された（コーナ部欠陥「×」）。

実験番号１８７〜実験番号１９０に示すように、第１狭面３２を集中的に冷却した場合であっても、鋳片２の搬送ピッチを１５分以下と通常通りピッチにすると、同一断面での鋳片２の表面温度差を１００℃以内にすることができ、表面欠陥やコーナ部欠陥は見受けられなかった（表面欠陥「○」、コーナ部欠陥「○」）。
実験番号１９１及び実験番号１９２に示すように、第１狭面３２を集中的に冷却した場合であって、鋳片２の搬送ピッチを１５分よりも長くして、図８（ｂ）の状態で長時間留めると、第１狭面３２が強冷却され、面部最低温度欄の温度と最高温度欄の温度との差が１００℃よりも大きくなり、表面欠陥が確認された（表面欠陥「×」）。

したがって、鋳片２を冷却床２０上で冷却するにあたっては、冷却ファン２１の風速Ｖ１〜Ｖ２を２〜２０ｍ／ｓｅｃに制御し、鋳片２ピッチＬ１を２００〜１２００ｍｍに制御し、吹きつけ角θ１、θ２を０°〜５０°に制御すると共に、冷却床２０における鋳片の搬送ピッチ（送り出す間隔）を通常通りの１５分以下（最大で１５分以下）にする必要がある。なお、鋳片２の搬送ピッチを１５分以下にするという条件は、鋳片２を冷却するにあたって「非定常状態」でない、即ち、長時間同じ位置に鋳片を留めないということを具体的に説明したものである。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

連続鋳造機から冷却設備を経て加熱炉までの全体図である。 冷却設備の平面図である。 冷却床の斜視図である。 鋳片ピッチ、風速、吹きつけ角の定義図である。 鋳片の表面温度の説明図で、ａ）は、温度分布の模式図であり、ｂ）は上面及び底面の適用する温度分布範囲図であり、ｃ）は第１狭面及び第２狭面の適用する温度分布範囲図である。 冷却による鋳片の組織を示す図である。 鋳片の同一断面での温度分布を示す図である。 ａ）は、鋳片のコーナ部を集中的に冷却している状況図で、ｂ）は、鋳片の第１狭面を集中的に冷却している状況図である。

符号の説明

１ 連続鋳造機
２ 鋳片
３ 加熱炉
４ 冷却設備
１６ 冷却装置
２０ 冷却床
２１ 冷却ファン

Claims (1)

1. 連続鋳造機で鋳造した後に切断した鋳片を、加熱炉に装入する前に冷却する冷却方法において、
   前記鋳片の表面を冷却する冷却速度を４〜６℃／ｍｉｎとし、前記加熱炉への装入前の鋳片の表面温度を４５０〜６７０℃の範囲とすると共に、鋳片の同一断面内の温度バラツキを１００℃以下にすることを特徴とする鋳片の冷却方法。